KR20060071835A - 프레임 속도 제어를 통한 ｌｃｄ 블러 감소 - Google Patents

프레임 속도 제어를 통한 ｌｃｄ 블러 감소 Download PDF

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KR20060071835A
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제네시스 마이크로칩 인코포레이티드
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Abstract

LCD 패널에서 빠른 모션 아티팩트를 감소시키는 것은 제 1 속도로 비디오 스트림을 수신하여 이루어지고, 상기 비디오 스트림은 이후 제 2 프레임 속도로 다운샘플링된다. 상기 다운샘플링된 비디오 스트림은 이후 제 3 프레임 속도로 업샘플링되고, 그리고 화소가 제 1 픽셀값에서 지정된 제 2 픽셀값으로 상기 제 3 프레임 속도와 일치하는 시간 주기에서 전이하도록 전압이 화소에 인가된다.

Description

프레임 속도 제어를 통한 ＬＣＤ 블러 감소{LCD BLUR REDUCTION THROUGH FRAME RATE CONTROL}
도 1은 본 발명의 실시예에서 사용하기에 적합한 활성 매트릭스 LCD 디바이스(100)의 예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 픽셀 데이터 워드(200)를 보여준다.
도 3A 및 3B는 느린 픽셀에 대한 픽셀 응답 곡선을 보여준다.
도 4A는 입력 비디오 스트림을 보여준다.
도 4B는 본 발명에 따른 업샘플링된(upsampled) 비디오 스트림을 보여준다.
도 5는 오버드라이브되지않은(unoverdriven) 느린 픽셀 P를 보여준다.
도 6은 본 발명을 구현하는데 이용된 시스템을 보여준다.
도 7은 도 6에 도시된 시스템의 또 다른 실시예를 보여준다.
도 8은 빠른 모션 검출기를 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여준다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 LCD 패널에서 빠른 모션(fast motion)의 효과를 완화시키는 프로세스(900)의 상세 흐름도를 보여준다.
도 10은 본 발명을 구현하는데 이용된 컴퓨팅 시스템을 보여준다.
본 발명은 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 LCD 패널 디스플레이 상에서 모션의 형상을 향상시키는 방법 및 장치를 설명한다.
LCD 패널은 흐릿한 모서리(blurred edge) 및 고스팅 아티팩트(ghosting artifacts)를 스크린 상의 움직이는 대상 주위로 생성하는 경향이 있다. 이러한 블러링(blurring)의 이유는 픽셀 값의 변화에 대한 응답에서 액정의 느린 응답 시간이다. 온스크린 대상이 움직일 때, 모션의 영역에서 주어진 픽셀의 값들은 프레임마다 변할 것이다. 그러나, 느린 응답을 갖는 LCD가 사용될 때, 많은 픽셀에 있어서 이전의 값을 새로운 원하는 값으로 완전히 바꾸는데 한 프레임 시간은 충분하지 않을 수 있다. 이는 움직이는 모서리의 콘트라스트를 감소시킴으로써 블러링을 야기시킨다. 더욱이, 하나의 픽셀 와이드 또는 하이 라인(wide or high lines)은 결코 의도된 밝기에 도달하지 못한다.
따라서, 느린 LCD 패널에서 블러링과 같은 관찰된 모션 아티팩트를 감소시키는 기술이 필요하다.
LCD 상의 고품질의 빠른 모션 이미지의 디스플레이를 가능하게 하기 위하여 화소 응답 시간을 감소시키는 LCD의 구현에 적합한 방법, 장치, 및 시스템이 제공된다.
다수의 픽셀을 갖는 LCD 디바이스에서, LCD 패널에서 빠른 모션 아티팩트를 감소시키는 방법이 설명된다. 상기 방법은 제 1 프레임 속도로 비디오 스트림을 수 신하고, 비디오 스트림을 제 2 프레임 속도로 다운샘플링(downsampling)하며, 상기 다운샘플링된 비디오 스트림을 제 3 프레임 속도로 업샘플링하고, 그리고 화소가 제 1 픽셀값에서 지정된 제 2 픽셀값으로 상기 제 3 프레임 속도와 일치하는 시간 주기에서 전이하도록 전압을 화소에 인가하는 동작을 포함한다.
또 다른 실시예에서, LCD 패널에서 빠른 모션 아티팩트를 감소시키기 위한 컴퓨터 프로그램 프로덕트가 설명된다. 상기 컴퓨터 프로그램 프로덕트는 제 1 프레임 속도로 비디오 스트림을 수신하고, 상기 비디오 스트림을 제 2 프레임 속도로 다운샘플링하며, 상기 다운샘플링된 비디오 스트림을 제 3 프레임 속도로 업샘플링하고, 그리고 화소가 제 1 픽셀값에서 지정된 제 2 픽셀값으로 상기 제 3 프레임 속도와 일치하는 시간 주기에서 전이하도록 전압을 화소에 인가하는 동작을 실행하기 위한 컴퓨터 코드를 포함한다. 컴퓨터 판독형 매체는 상기 컴퓨터 코드를 저장하는데 사용된다.
또 다른 실시예에서, LCD 패널에서 빠른 모션 아티팩트를 감소시키는 시스템이 설명된다. 상기 시스템은 제 1 프레임 속도로 비디오 스트림을 수신하도록 배열된 인터페이스, 상기 비디오 스트림을 제 2 프레임 속도로 다운샘플링하도록 배열된 인터페이스에 연결된 다운샘플링 유닛, 상기 다운샘플링된 비디오 스트림을 제 3 프레임 속도로 업샘플링하도록 상기 다운샘플링 유닛에 연결되는 업샘플링 유닛, 및 화소가 제 1 픽셀값에서 지정된 제 2 픽셀값으로 상기 제 3 프레임 속도와 일치하는 시간 주기에서 전이하도록 전압을 화소에 인가하도록 상기 LCD 패널과 상기 업샘플링 유닛에 연결되는 디스플레이 컨트롤러 유닛을 포함한다.
LCD 패널의 각 픽셀은 표준 세트[0, 1, 2,...,255]로 이산화된 휘도 값을 가정하고, 이때 상기 픽셀의 트리플렛(triplet)은 R, G, 및 B 성분으로서, 매 프레임 시간(대략 1/60초)마다 업데이트되는 임의의 컬러를 만든다. LCD 픽셀의 문제는 LCD 픽셀이 입력 명령어에 느리게 반응하는 것으로서, 여러 프레임이 경과한 이후에만 상기 픽셀이 타겟 값에 도달하고, 결과적으로 디스플레이 아티팩트-빠르게 움직이는 대상의 "고스트" 또는 흐릿한 이미지-가 야기된다. 고스트 현상은 LCD의 응답 속도가 프레임 속도와 일치해야 하는 모션 유도된 변화를 따라갈 만큼 충분히 빠르지 못할 때 발생한다. 고스팅 또는 블러링의 경우, 하나의 픽셀값에서 또 다른 픽셀값으로 전이는 원하는 시간 프레임 내에서 달성될 수 없는데, 그 이유는 LCD가 전기장의 영향 아래에서 액정이 자체적으로 조향되는 능력에 의존하기 때문이다. 상기 액정이 세기를 변화시키도록 물리적으로 이동해야하기 때문에, 액정 물질 자체의 점성은 고스팅 아티팩트의 형상에 기여한다.
다음으로는 본 발명의 실시예에 사용하기에 적합한 활성 매트릭스 LCD 패널의 간단한 설명이 주어진다. 따라서, 도 1은 본 발명의 실시예에 사용하기에 적합한 활성 매트릭스 LCD 디바이스(100)의 예를 보여주는 블록도이다. 도 1에서, 상기 LCD 디바이스(100)는 LCD 패널(102), 이미지 데이터를 저장하는데 적합한 다수의 데이터 래치(106)를 포함하는 데이터 드라이버(104), 게이트 드라이버 로직 회로(110)를 포함하는 게이트 드라이버(108), 타이밍 컨트롤러 유닛(또한 TCON으로 일컬어짐)(112), 및 LCD 패널(102)에 인가되는 기준 전압 Vref 및 데이터 드라이버(104) 및 게이트 드라이버(108)의 동작에 필요한 다수의 지정된 전압들을 생성하는 기준 전압 파워 서플라이(113)로 구성된다.
상기 LCD 패널(102)은 다수의 데이터 버스 라인(116) 및 다수의 게이트 버스 라인(118)을 통해 상기 데이터 드라이버(104)에 연결되는 매트릭스 내에 배열된 다수의 화소(114)를 포함한다. 설명된 실시예에서, 상기 화소들은 상기 데이터 버스 라인(116)과 상기 게이트 버스 라인(118) 사이에 연결되는 다수의 박막 트랜지스터(TFT)(120)의 형태를 취한다. 동작시, 상기 데이터 드라이버(104)는 데이터 신호(디스플레이 데이터)를 데이터 버스 라인(116)으로 출력하고, 반면 상기 게이트 드라이버(108)는 지정된 스캐닝 신호를 게이트 버스 라인(118)으로 수평 동기 신호와 동기를 이루는 타이밍에서 순차적으로 출력한다. 이러한 방식에 의해, 상기 TFT(120)는 상기 데이터 신호를 전송하기 위하여 상기 지정된 스캐닝 신호가 상기 게이트 버스 라인(118)으로 공급될 때 턴 온 되고, 이때 상기 데이터 신호는 상기 데이터 버스 라인(116)으로 공급되어 궁극적으로 상기 화소들(114) 중 선택된 화소들로 공급된다.
일반적으로, 상기 TCON(112)은 비디오 신호 및 대부분의 경우 연계된 오디오 신호를 출력하도록 배열된 비디오 소스(122)(가령, 개인용 컴퓨터, TV, 또는 다른 디바이스)에 연결된다. (이러한 논의에서 유의해야할 것으로, 용어 "비디오"는 컴퓨터, TV 등의 비디오 소스에서 제공된 디스플레이 유닛에서 디스플레이되는 연계 된 이미지의 그룹을 포함한다.) 상기 비디오 신호는 복합, 시리얼 디지털, 병렬 디지털, RGB, 또는 소비자 디지털 비디오와 같은 공지된 포맷의 형태나 수를 가질 수 있다. 상기 비디오 신호가 아날로그 비디오 신호의 형태를 취할 때, 상기 비디오 소스(122)는 가령, 아날로그 텔레비전, 스틸 카메라, 아날로그 VCR, DVD 플레이어, 캠코더, 레이저 디스크 플레이어, TV 튜너, 셋톱 박스(위성 DSS 또는 케이블 신호) 등과 같은 아날로그 비디오 소스의 형태를 포함한다. 비디오 신호가 디지털 비디오 신호인 경우, 상기 비디오 소스(122)는 디지털 텔레비전(DTV), 디지털 스틸 카메라 또는 비디오 카메라 등의 디지털 이미지 소스를 포함한다. 디지털 비디오 신호는 SMPTE 274M-1995(1920×1080 해상도, 프로그레시브 또는 인터레이스드 스캔), SMPTE 296M-1997(1280×720 해상도, 프로그레시브 스캔), 및 표준 480 프로그레시브 스캔 비디오와 같은 공지된 디지털 포맷의 형태 및 수가 될 수 있다.
일반적으로, 상기 비디오 소스(122)에서 제공된 비디오 신호는 소위 RGB 컬러 스페이스와 일치하는 디지털 비디오 신호가 되도록 취해진다. 당분야에서, 비디오 신호 RGB는 세 개의 디지털 신호(이후, RGB 신호라 일컬음)로서, R 신호는 적색 휘도를, G 신호는 녹색 휘도를, 그리고 B 신호는 청색 휘도를 표시한다. 각 신호와 연계된 데이터 비트의 수(비트 수라 일컬어짐)는 흔히 8 비트로서, 전체 24 비트가 되지만, 적절한 비트 수가 될 수 있다.
이러한 논의의 나머지 부분에서, 상기 비디오 소스(122)에서 제공되는 비디오 신호는 다수의 픽셀 데이터 워드로 형성되는 디지털로서, 각 워드는 특별한 화소에 대한 데이터를 제공한다. 이러한 논의에서, 각각의 픽셀 데이터 워드는 컬러 채널들 중 특정 채널(즉, R, G, 또는 B)에 상응하는 8비트 데이터를 포함하는 것으로 가정한다.
따라서, 도 2는 본 발명에 따른 픽셀 데이터 워드(200)를 보여준다. 상기 픽셀 데이터 워드(200)는 RGB 기반 24 비트(즉, 각각의 컬러 스페이스 성분은 R, G, 또는 B로서 8비트) 시스템에 적절한 것으로 도시되어 있다. 그러나, RGB 기반 시스템이 이후 논의에서 사용되더라도, 본 발명은 적절한 컬러 스페이스에 대하여 적합하다. 따라서, 픽셀 데이터 워드(200)는 3개의 서브-픽셀로 형성되며, R 서브-픽셀(202), G 서브-픽셀(204), 및 B 서브-픽셀(206)로서 각각은 8비트이며 전체 24비트가 된다. 이러한 방식에 의해, 각각의 서브-픽셀은 이후 픽셀값으로 일컬어지는 28(즉, 256) 전압 레벨을 생성할 수 있다. 예를 들어, B 서브-픽셀(206)은 청색 컬러의 256 레벨을 표현하는데 사용될 수 있는데, 이는 연계된 청색 마스크를 통과하는 빛을 양을 조절하는 액정의 트랜스페어런시(transparency)를 변화시킴으로써 이루어지고, 반면 G 서브-픽셀(204)은 동일한 방식으로 녹색의 256 레벨을 표현하는데 사용될 수 있다. 이러한 이유로, 각각의 디스플레이 픽셀은 대략 1,600만개의 디스플레이가능한 컬러를 함께 형성하는 3개의 서브-픽셀(202-206)로 형성되는 방식으로 디스플레이 모니터가 구성된다. 활성 매트릭스 디스플레이, 가령 N 개의 프레임 라인(각 라인은 I 개의 픽셀로 형성됨)을 갖는 비디오 프레임(210)을 이용하면, 특별한 픽셀 데이터 워드는 프레임 라인 수 n(1부터 N까지) 및 픽셀 수 i(1부터 I까지)를 표시하여 식별될 수 있다.
도 1에서, 비디오 프레임의 형태로 비디오 이미지를 전송하는 동안, 비디오 소스(122)는 다수의 픽셀 데이터 워드(200)로 형성된 데이터 스트림(124)를 제공한다. 상기 픽셀 데이터 워드(200)는 이후 수신되어서 상기 TCON(112)에 의해 처리되며, 이 처리되는 방식은 비디오 프레임(210)의 특정 프레임 라인 n의 디스플레이에 사용된 모든 비디오 데이터(픽셀 데이터의 형태)가 라인 주기 τ에서 데이터 래치(106)에 제공되어야 한다. 따라서, 각각의 데이터 래치(106)는 상응하는 픽셀 데이터를 가지며, 이 상응하는 픽셀 데이터는 LCD 어레이(102) 내의 TFT(120) 중 적절한 하나를 구동하는 방식으로 선택된다.
느린 LCD 패널의 성능을 향상시키기 위해서, 상기 LCD 패널의 성능은 어떤 각각의 픽셀이 한 프레임 시간의 끝에서 작용하는지를 보여주는 일련의 측정을 함으로써 먼저 특징화된다. 이러한 측정은 대표적인 픽셀에 대하여 이루어지고, 이 대표적인 픽셀 각각은 타겟 값 t에 대한 시작 픽셀 값 s에 있다(여기서 s 및 t 각각은 0부터 255까지의 정수값에서 취해진다. 만일 한 프레임 시간에서 달성된 픽셀 값이 p이면,
(1) p = fs(t)
이다.
여기서, fs는 고정된 시작-픽셀 s에 상응하는 한-프레임 픽셀 응답 함수이다. 예를 들어, 픽셀 값 p = 100에 도달할 수 있도록 시작 픽셀 값 s=32 및 타겟 픽셀 값 t=192를 갖는 상기 한-프레임 픽셀 응답 함수 fs(t)는 f32(192)=100으 로 표현된다.
느린 패널(모든 타겟이 프레임 시간 내에 도달될 수 없는 경우)에 대하여, 함수 m(s) 및 M(s)는 s의 함수로서 한 프레임 시간 내에 도달할 수 있는 최소 픽셀 값 및 최대 픽셀 값을 각각 제공하고, 이때 m(s) 및 M(s)는 최대-에포트(effort) 곡선을 정의한다. 따라서, 구간[m(s), M(s)]의 외부에 위치하는 픽셀 값(p)에 도달하기 위하여, 방정식 "Error! Reference source not found"는 한 프레임 시간에서 목표(즉, 타겟 픽셀 p)에 도달할 픽셀 값 p를 만드는 변수에 대하여 풀어진다. 당분야에서 알려진 바와 같이, 값 p는 오버드라이브 픽셀 값으로 일컬어지며, 상기 오버드라이브 픽셀 값은 한 프레임 주기에서 상기 픽셀을 시작 값(s)에서 타겟 값(t)으로 구동하는데 필요한 전압을 표시한다.
예를 들어, 도 3A는 프레임 F1의 시작 부분에서 시작 픽셀 값 S1을 가지고 상기 프레임 F1의 마지막 부분에서 타겟 픽셀 값(T1)(다음 프레임 F2의 시작 타겟 픽셀 값이 될 수 있거나 혹은 될 수 없음)을 갖는 느린 픽셀에 대한 픽셀 응답 곡선을 보여준다. 그러나, 상기 픽셀이 오버드라이브되지 않을 때(즉, 전압 V1이 타겟 픽셀 값 T1과 일치하여 인가됨), 도달된 타겟 픽셀 T1은 값 δ만큼 타겟 픽셀 값 T1이 부족하다. 그러나, 전압 V2>V1을 인가하여 픽셀이 오버드라이브될 때(도 3B), 픽셀 값 T1은 프레임 주기 F1 내에서 도달되지 않고 따라서 후속 프레임에서 고스팅 아티팩트를 제거한다.
픽셀 값 오버드라이브 기술이 블러링과 같은 모션 유도된 아티팩트를 줄이거나 제거하는데 효과적이지만, 모든 프레임에 있어서 모든 픽셀에 대한 오버드라이브 픽셀 값 p의 실시간 계산을 필요로 함으로써 메모리 및 프로세서 자원에 기여한다. 오버드라이브 접근 방식과 대조적으로, 본 발명은 메모리 및 프로세서 자원을 보존하고 반면, 이러한 아티팩트를 갖는 모든 비디오 프레임에 대한 픽셀 오버드라이브 값들을 계산하지 않고서 빠른 모션 아티팩트를 줄여준다. 메모리 요건을 감소하고 또한 대역폭이 효과적으로 이용됨으로써 시스템 쓰루풋(throughput)은 증가된다.
아래에서 보다 상세히 논의되겠지만, 본 발명은 LCD 패널에서 모션 아티팩트(가령, 블러링)를 감소시킴으로써 느린 픽셀 응답의 효과를 완화시키는데, 이는 상기 LCD 패널에 전달되는 비디오 모션이 상기 입력되는 비디오 스트림에서의 속도보다 느린 속도로 업데이트되도록 입사되는 비디오 스트림 속도를 수정하여 이루어진다. 이러한 방식에 의해, 시작 픽셀 값에서 타겟 픽셀 값으로 전이하도록 픽셀에 허용된 시간의 양은 상기 타겟 픽셀 값이 상기 할당된 시간 주기에서 성공적으로 도달되는 지점으로 증가된다. 한 실시예에서, 상기 입력 스트림은 비디오 입력에서 서브샘플링(subsampling)하여 또는 상기 입력에서 프레임들을 드롭(drop)하여 프레임을 버림으로써 감소된다. 계속적으로, 감소된 속도의 비디오 스트림은 가령, 프레임 반복 또는 어떤 적절한 방법의 일시적 프레임 인터폴레이션에 의하여 상기 LCD 패널로 원하는 출력 프레임 속도로 업샘플링된다. 이러한 방식에 의하여, 시작 픽셀 값 s로부터 연계된 타겟 픽셀 값 t로 전이하도록 특정 픽셀에 대하여 할 당된 시간의 양은 효과적으로 배가(doubling)됨으로써, 대부분의 경우 픽셀들은 각각의 타겟 픽셀 값에 성공적으로 도달하게 된다. 이러한 방식으로, 느린 픽셀 응답 시간에 관련된 모션 아티팩트는 효과적으로 제거된다.
예를 들어 도 4A에서, 다수의 비디오 프레임 F1-Fn으로 형성된 입력 비디오 스트림(400)은 60개의 초당 프레임(FPS)의 입력 비디오 프레임 속도 VFRin을 갖는다. 이 경우, 빠른 모션 아티팩트를 피하기 위해서, 상기 LCD 디스플레이 패널(102)에 포함된 픽셀 P는 시작 픽셀 값 S1에서 타겟 픽셀 값 T1으로 1/60 초의 프레임 시간 내에서 전이할 수 있을 것이다. 그러나, 입력되는 비디오 프레임 속도 VFRin를 30 FPS의 서브샘플링된 비디오 스트림(402)(가령, 업샘플링된 비디오 스트림(404)과 같이 이후 업샘플링됨)으로 감소시킴으로써(가령, 일시적으로 서브샘플링하거나 또는 60 FPS로부터 프레임을 단순히 드롭하여), 픽셀 P를 시작 픽셀 값 S1으로부터 타겟 픽셀 값 T1으로 전이하기 위한 시간 주기는 효과적으로 배가되는데, 그 이유는 60 FPS의 디스플레이 이미지를 제공하기 위해서 두 개의 비디오 프레임이 프레임 F1, F3, F5 각각에 대한 LCD 패널로 제공됨으로써 두 개의 프레임마다 모션이 발생되는 60 FPS의 출력 비디오 스트림(404)을 생성하기 때문이다. 이러한 방식으로, 픽셀 P는 상기 시작 픽셀 값 S1에서 타겟 픽셀 값 T1으로 전이하는데 두 개의 프레임 주기(즉, 2/60초)를 가질 것이다.
한 실시예에서, 업샘플링은 도 4B에서와 같이 프레임(가령, 프레임 버퍼에 저장됨)의 반복을 바탕으로 이루어질 수 있고, 따라서 제 1 비디오 프레임 F1'(비디오 프레임 F1'의 카피)은 프레임 F1과 F3 사이에 삽입된다. 또 다른 실시예에서, 간격(interstitial) 프레임(즉, 비디오 스트림을 업샘플링하는데 사용되는 프레임)은 가령, 비디오 프레임 F1 및 F3으로부터, F3과 F5 사이에서 유도된 모션 벡터를 바탕으로한 일시적인 인터폴레이션 방식에 의하여 생성된다.
비디오 프레임 속도의 이러한 변경 효과는 도 5에 도시되고, 상기 프레임 주기를 효과적인 배가에 의하여 픽셀 P가 상기 타겟 픽셀 값 T1에 도달할 수 있기 때문에, 상기 도 5는 프레임 F1' 동안 상기 타겟 픽셀 값 T1에 도달하는 오버드라이브되지않은 느린 픽셀 P(도 3A에서 이미 보여짐)를 보여준다. 이러한 방식으로, 타겟 픽셀 값 T1에 도달하면 후속 비디오 프레임에서의 느린 픽셀 응답에 관련된 빠른 모션 아티팩트를 제거한다.
도 6은 본 발명의 특별한 실시예를 구현하는 예시적인 시스템(600)을 보여준다. 상기 시스템(600)은 입력 비디오 스트림 프레임 속도 VFRin을 갖는 비디오 스트림(604)(비디오 스트림 122 또는 400의 라인을 따라)을 생성하도록 배열된 비디오 소스(602)를 포함한다. 상기 비디오 스트림(604)은 입력 비디오 스트림 프레임 속도(VFRin)를 감소시키도록 배열된 모션 아티팩트 감소기 유닛(606)으로 통과됨으로써, 빠른 모션 변화에 응답으로 느린 픽셀에 대하여 충분한 시간을 제공하고 따라서 비디오 디스플레이 유닛(608)에 디스플레이된 모션 아티팩트를 감소시키게 된다. 설명된 실시예에서, 상기 모션 아티팩트 감소기 유닛(606)은 적절한 수의 접근에 의하여 입력 비디오 스트림 프레임 속도를 감소시키도록 배열된 비디오 스트림 서브샘플러(610)를 포함한다. 이러한 하나의 접근 방식은 특정 비디오 프레임을 드롭하고 그리고 드롭되지 않은 비디오 프레임을 프레임 버퍼(612)로 카피하는 것을 바탕으로 한다. 이러한 방식으로, 상기 저장된 비디오 프레임은 이후 가령, 서브샘플러(610)에 연결된 업샘플러 유닛(614)에 의해 사용됨으로써, 상기 프레임 속도를 디스플레이 유닛(608)에 디스플레이하기에 적합한 속도로 다시 증가시킨다. 도 7에 도시된 또 다른 실시예에서, 업샘플러 유닛(614)은 출력 비디오 프레임 속도를 증가시키는데 사용된 인터폴레이터 유닛(702)의 형태를 취하고, 가령, 다양한 비디오 프레임 사이의 모션 벡터들을 바탕으로한 인터폴레이션에 의하여 디스플레이 유닛(608)에 디스플레이하기에 적합하다.
도 8은 빠른 모션 보상을 필요로 하는 상기 프레임들을 식별하기 위하여 빠른 모션 검출 접근 방식을 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여준다. 특히, 시스템(800)은 빠른 모션 검출기 유닛(802)을 포함하고, 상기 빠른 모션 검출기 유닛(802)은 가령, 본원에서 참조로 인용되는 2004년 6월 22일 Wu 등에 의해 출원된 계류중인 미국 특허 출원번호 10/874,849에 설명된 라인을 따라서 구성될 수 있다. 이러한 배열에서, 상기 빠른 모션 검출기 유닛(802)은 빠른 모션 아티팩트로부터 문제가 되는 대부분의 가능성을 보여주는 것으로 확인되었던 프레임까지 본 발명에서 제공되는 빠른 모션 아티팩트에 대한 해결 방법을 제한한다. 이러한 방식으로, 감소된 비디오 프레임 속도 및 후속 업샘플링의 효과는 영향을 받은 프레임까지 제 한된다. 이는 특히, 많은 프레임들이 정적 필드(static fields)(가령, 배경, 하늘 등)의 큰 범위를 갖는 상황에 적합하다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 LCD 패널에서 빠른 모션의 효과를 완화하는 프로세스를 상세화한 흐름도(900)를 보여준다. 902에서는, 제 1 비디오 스트림 프레임 속도를 갖도록 입력 비디오 스트림이 발생된다. 특별한 실시예에서, 904에서는 입력 비디오 스트림이 빠른 모션 디스플레이 아티팩트를 생성할 높은 가능성이 있는지를 결정한다. 한 구현예에서는, 인접한 또는 가깝게 인접한 비디오 프레임들 사이의 비교를 바탕으로 결정이 이루어지고, 상기 결정에 따른 비디오 스트림은 908에서 디스플레이를 위해 906에서의 디스플레이로 직접 통과되거나, 또는 901에서 모션 아티팩트 감소기 유닛으로 통과된다. 비디오 스트림이 상기 모션 아티팩트 감소기 유닛으로 통과되는 경우에, 상기 입력되는 비디오 스트림의 제 1 비디오 프레임 속도는 912에서 제 2 비디오 프레임 속도로 전환된다.
일부 경우에, 상기 제 1 비디오 스트림 프레임 속도는 상기 비디오 스트림의 일정 부분(가령, 개별 비디오 프레임)을 드롭하여 감소된다. 상기 제 2 비디오 프레임 속도에서 서브샘플링된 비디오 스트림은 이후 914에서 디스플레이에 적합한 비디오 프레임 속도와 일치하는 제 3의 출력 비디오 프레임 속도로 업샘플링된다. 916에서, 픽셀은 상기 제 3 비디오 프레임 속도에 따라 시작 픽셀 값에서 타겟 픽셀 값으로 전이하고, 상기 제 3 비디오 프레임 속도는 이후 908에서 디스플레이 유닛에서 디스플레이된다.
이러한 방식에 의해, 느린 픽셀이 시작 픽셀 값 s에서 타겟 픽셀 값 t로 전 이하는 것이 허용된 시간의 양은 상당히 증가된다. 이렇게 함에 있어서, 적절한 전이를 달성할 수 없는 픽셀들의 수는 효과적으로 제거됨으로써 관찰될 수 있는 모션 아티팩트를 제거하게 된다.
일반적으로, 본 발명은 픽셀 값에서의 어떤 변화에 상기 액정이 보다 많이 반응하게 하는 장점을 제공한다. 새로운 값으로 업데이트되기 전에 각각의 픽셀은 모션의 다음 증가가 이루어지기 전에 원하는 픽셀 값에 보다 가까워질 것이다. 이는 모션 증가 사이에 상대적인 콘트라스트를 증가시키고, 따라서 LCD 모션을 감소시킨다. 단일 픽셀 폭 또는 높은 라인은 의도된 밝기에 훨씬 가까운 값에 도달할 것이다.
도 10은 본 발명을 구현하는데 이용된 컴퓨팅 시스템(1000)을 보여준다. 컴퓨팅 시스템(1000)은 본 발명이 구현될 수 있는 그래픽 시스템의 한 예이다. 시스템(1000)은 중앙 처리 장치(CPU)(1010), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1020), ROM(1025), 하나이상의 주변장치(1030), 그래픽 컨트롤러(1060), 제 1 저장 장치(1040 및 1050), 및 디지털 디스플레이 유닛(1070)을 포함한다. CPU(1010)는 트랙 볼, 마우스, 키보드, 마이크로폰, 터치-센서티브 디스플레이, 트랜스듀서 카드 리더(readers), 자기 또는 종이 테이프 리더, 태블릿, 스타일러스, 음성 또는 수기 인식기, 또는 다른 공지된 입력 디바이스 등을 포함하는 하나이상의 입력/출력 디바이스(1090)에 또한 연결된다. 그래픽 컨트롤러(1060)는 이미지 데이터 및 상응하는 레퍼런스 신호를 생성하며, 이들 둘을 디지털 디스플레이 유닛(1070)에 제공한다. 상기 이미지 데이터는 가령, CPU(1010) 또는 외부 인코드(도시되지 않음)로부터 수신된 픽셀 데이터를 바탕으로 생성될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 이미지 데이터는 RGB 포맷으로 제공되고, 상기 레퍼런스 신호는 당분야에 공지된 VSYNC 및 HSYNC 신호를 포함한다. 그러나, 본 발명은 이미지, 데이터, 및/또는 다른 포맷의 레퍼런스 신호로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이미지 데이터는 상응하는 시간 레퍼런스 신호와 함께 비디오 신호 데이터를 포함할 수 있다.
LCD 상의 고품질의 빠른 모션 이미지의 디스플레이를 가능하게 하기 위하여 화소 응답 시간을 감소시키는 LCD의 구현에 적합한 방법, 장치, 및 시스템이 제공된다.

Claims (21)

  1. LCD 패널에서 빠른 모션 아티팩트를 감소시키는 방법에 있어서, 상기 방법은
    - 제 1 프레임 속도로 비디오 스트림을 수신하고,
    - 상기 비디오 스트림을 제 2 프레임 속도로 다운샘플링하며,
    - 상기 다운샘플링된 비디오 스트림을 제 3 프레임 속도로 업샘플링하고, 그리고
    - 화소가 제 1 픽셀값에서 지정된 제 2 픽셀값으로 상기 제 3 프레임 속도와 일치하는 시간 주기에서 전이하도록 전압을 화소에 인가하는
    단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은
    - 상기 비디오 스트림이 빠른 모션 디스플레이 아티팩트에 영향을 받는가를 결정하고,
    - 상기 비디오 스트림이 빠른 모션 아티팩트에 영향을 받지 않는다고 결정될 때, 상기 비디오 스트림을 상기 LCD 패널에 직접 전송하는
    단계들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 이때 상기 비디오 스트림은 다수의 비디오 프레임으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 이때 상기 다운샘플링 단계는
    - 상기 비디오 프레임 중 선택된 비디오 프레임을 드롭(drop)하는
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 방법은
    - 메모리 디바이스에서 나머지 비디오 프레임의 카피(copy)를 저장하는
    단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 이때 상기 업샘플링 단계는
    - 상기 메모리 디바이스로부터 상기 저장된 비디오 프레임을 검색(retrieve)하고, 그리고
    - 상기 검색된 비디오 프레임을 적절한 비디오 프레임으로 삽입하는
    단계들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 이때 상기 업샘플링 단계는
    - 상기 나머지 비디오 프레임 중 선택된 프레임을 바탕으로 인터폴레이트된 비디오 프레임을 생성하고, 그리고
    - 상기 인터폴레이트된 비디오 프레임을 적절한 비디오 스트림으로 삽입하는
    단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. LCD 패널에서 빠른 모션 아티팩트를 감소시키는 컴퓨터 프로그램 프로덕트에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램 프로덕트는
    - 제 1 프레임 속도로 비디오 스트림을 수신하기 위한 컴퓨터 코드,
    - 상기 비디오 스트림을 제 2 프레임 속도로 다운샘플링하기 위한 컴퓨터 코드,
    - 상기 다운샘플링된 비디오 스트림을 제 3 프레임 속도로 업샘플링하기 위한 컴퓨터 코드,
    - 화소가 제 1 픽셀값에서 지정된 제 2 픽셀값으로 상기 제 3 프레임 속도와 일치하는 시간 주기에서 전이하도록 전압을 화소에 인가하기 위한 컴퓨터 코드, 및
    - 상기 컴퓨터 코드를 저장하기 위한 컴퓨터 판독형 매체
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 프로덕트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램 프로덕트는
    - 상기 비디오 스트림이 빠른 모션 디스플레이 아티팩트에 영향을 받는가를 결정하기 위한 컴퓨터 코드, 및
    - 상기 비디오 스트림이 빠른 모션 아티팩트에 영향을 받지 않는다고 결정될 때, 상기 비디오 스트림을 상기 LCD 패널에 직접 전송하기 위한 컴퓨터 코드
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 프로덕트.
  10. 제 9 항에 있어서, 이때 상기 비디오 스트림은 다수의 비디오 프레임으로 형성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 프로덕트.
  11. 제 10 항에 있어서, 이때 상기 다운샘플링을 위한 컴퓨터 코드는
    - 상기 비디오 프레임 중 선택된 비디오 프레임을 드롭(drop)하기 위한 컴퓨터 코드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 프로덕트.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램 프로덕트는
    - 메모리 디바이스에서 나머지 비디오 프레임의 카피(copy)를 저장하기 위한 컴퓨터 코드
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 프로덕트.
  13. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 업샘플링을 위한 컴퓨터 코드는
    - 상기 메모리 디바이스로부터 상기 저장된 비디오 프레임을 검색(retrieve)하기 위한 컴퓨터 코드, 그리고
    - 상기 검색된 비디오 프레임을 적절한 비디오 프레임으로 삽입하기 위한 컴퓨터 코드
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 프로덕트.
  14. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 업샘플링을 위한 컴퓨터 코드는
    - 상기 나머지 비디오 프레임 중 선택된 프레임을 바탕으로 인터폴레이트된 비디오 프레임을 생성하기 위한 컴퓨터 코드, 및
    - 상기 인터폴레이트된 비디오 프레임을 적절한 비디오 스트림으로 삽입하기 위한 컴퓨터 코드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 프로덕트.
  15. LCD 패널에서 빠른 모션 아티팩트를 감소시키는 시스템에 있어서, 상기 시스템은
    - 제 1 프레임 속도로 비디오 스트림을 수신하도록 배열된 인터페이스,
    - 상기 비디오 스트림을 제 2 프레임 속도로 다운샘플링하도록 배열되고 그리고 상기 인터페이스에 연결되는 다운샘플링 유닛,
    - 상기 다운샘플링된 비디오 스트림을 제 3 프레임 속도로 업샘플링하도록 배열되고 그리고 상기 다운샘플링 유닛에 연결되는 업샘플링 유닛, 및
    - 화소가 제 1 픽셀값에서 지정된 제 2 픽셀값으로 상기 제 3 프레임 속도와 일치하는 시간 주기에서 전이하도록 전압을 화소에 인가하도록 배열되고 그리고 상기 LCD 패널 및 상기 업샘플링 유닛에 연결되는 디스플레이 컨트롤러 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 시스템은
    - 상기 비디오 스트림이 빠른 모션 아티팩트에 영향을 받지 않는다고 결정될 때, 상기 비디오 스트림을 상기 LCD 패널에 직접 전송하도록 배열된 비디오 바이패스 스위치
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서, 이때 상기 비디오 스트림은 다수의 비디오 프레임으로 형성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서, 이때 상기 다운샘플링 유닛은
    - 상기 비디오 프레임 중 선택된 비디오 프레임을 드롭하도록 배열된 비디오 프레임 드롭퍼(dropper) 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 시스템은
    - 나머지 비디오 프레임의 카피를 저장하기 위한 메모리 디바이스
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 이때 상기 업샘플링 유닛은
    - 상기 메모리 디바이스로부터 상기 저장된 비디오 프레임을 검색하고 그리고 상기 검색된 비디오 프레임을 적절한 비디오 프레임으로 삽입하기 위한 메모리 컨트롤러
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서, 이때 상기 업샘플링 유닛은
    - 상기 나머지 비디오 프레임 중 선택된 프레임을 바탕으로 인터폴레이트된 비디오 프레임을 생성하고 그리고 상기 인터폴레이트된 비디오 프레임을 적절한 비디오 스트림으로 삽입하기 위한 인터폴레이터 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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